Нобелевская премия по физике  2015

Такааки Кадзита
(1959)
За открытие нейтринных осцилляций, показывающее, что нейтрино имеют массу
Биография





Японский физик Такаки Кадзита родился 9 марта 1959 года в городке Хигасимацуяма.

В 1981 году Кадзита начал свою научную карьеру в аспирантуре в университете Токио под руководством профессора Масатоши Косиша. На стадии строительства присоединился к эксперименту Камиоканде (подземный нейтринный детектор, предназначенный для поиска гипотетического распада протона и изучения нейтрино).

В 1986 году получил докторскую степень по физике в университете Токио, тема диссертации — "Поиск распада протона с помощью детектора Камиоканде". После получения докторской степени начал работать в Токийском университете, по-прежнему продолжая свои исследования в проекте Камиоканде. В последующем занялся изучением атмосферных нейтрино.

В 1988 году начал работать в Институте исследования космического излучения Токийского университета, стал членом группы по реализации эксперимента Супер-Камиоканде.

С 2008 года занимает должность директора Института исследования космического излучения. Продолжает работать в проектах Камиоканде и Супер-Камиоканде.

За изучение атмосферных нейтрино и нейтринных осцилляций был удостоен премии Асахи (1999, в качестве члена проекта Супер-Камиоканде), Мемориальной премии Нисины (1999), приза Панофски (2002) и премии Ёдзи Тоцука (2010).

В 2015 году Такааки Кадзита совместно с Артуром Макдоналдом была присуждена Нобелевская премия по физике за "открытие нейтринных осцилляций, показывающее, что нейтрино имеют массу".

Одним из первых после присуждения премии Кадзиту поздравил его учитель, Нобелевский лауреат 2002 года Масатоши Кошиба.

Исторически нейтрино возникли в физике элементарных частиц более 80 лет назад в ходе поисков решения двух задач ядерной физики: так называемой азотной катастрофы и описания непрерывного спектра электронов в бета-распаде. Первая проблема связана с тем, что ученые считали верной теорию Резерфорда, согласно которой атом состоит из протонов и электронов. В частности, физики не знали о существовании нейтрона и полагали, что ядро атома азота состоит исключительно из протонов. Это приводило к тому, что опыт и теория давали различные значения спина ядра (его полного момента количества движения).

Вторая проблема — непрерывного спектра электронов в бета-распаде (этот распад изменяет заряд ядра на единицу и приводит к испусканию электрона или его античастицы — позитрона) — связана с тем, что в опытах по бета-распаду энергии образующихся электронов изменялись непрерывным образом в отличие от, например, дискретного (прерывного) спектра альфа-частиц (ядер гелия-4).

Две проблемы не давали покоя физикам, поскольку приводили к нарушению законов сохранения — импульса, момента импульса и энергии. Некоторые ученые, в частности, датчанин Нильс Бор, даже предположили, что пришло время пересмотреть энергетические основы физики и отказаться от законов сохранения. К счастью, этого не пришлось делать.

Всех успокоил швейцарский физик Вольфганг Паули. В 1930 году он написал письмо участникам конференции в городе Тюбинген. «Имеется возможность того, что в ядрах существуют электрически нейтральные частицы, которые я буду называть "нейтронами" и которые обладают спином 1/2. Масса "нейтрона" по порядку величины должна быть сравнимой с массой электрона и во всяком случае не более 0,01 массы протона. Непрерывный бета-спектр тогда стал бы понятным, если предположить, что при распаде вместе с электроном испускается еще и "нейтрон" — таким образом, что сумма энергий "нейтрона" и электрона остается постоянной», — сообщал ученый.

«Нейтрон» Паули оказался не тем нейтроном, который экспериментально открыл в 1932 году британец Джеймс Чедвик, а теоретически предположили советский физик Дмитрий Иваненко и немец Вернер Гейзенберг. Между тем, в 1933 году Паули выступил на Сольвеевском конгрессе в Брюсселе, где рассказал подробности своей идеи, «спасшей» закон сохранения энергии.

Нейтрино (итальянское «маленький нейтрон») дал имя итальянский физик Энрико Ферми, который создал первую количественную теорию бета-распада. В ней описывалось взаимодействие четырех частиц: протона, нейтрона, электрона и нейтрино. Нейтрино в теории Ферми не содержится в атомном ядре, как полагал Паули, а вылетает из него вместе с электроном в результате бета-распада.

Ферми считал нейтрино нейтральной частицей легче электрона или даже с массой, равной нулю. Однако его теория была неперенормируемой (приводила к расходимостям). Только после введения новых частиц — промежуточных векторных бозонов — и создания электрослабой теории, объединяющей слабые и электромагнитные взаимодействия, все свойства нейтрино получили непротиворечивое теоретическое обоснование. С тех пор именно нейтрино стали основными маркерами слабого взаимодействия.

Начиная с экспериментального открытия нейтрино в 1953-1956 годах американскими физиками Фредериком Рейнсом и Клайдом Коэном (первый из них получил за это Нобелевскую премию в 1995 году, второй до этого не дожил — скончался в 1974-м), ученых волновало два вопроса. Первый — имеют ли нейтрино массу и существуют ли у них античастицы. Открытия Макдоналда и Кадзиты позволили утвердительно ответить на этот вопрос. Да, нейтрино имеют массу.

Основной вклад в это открытие внесли работы Макдоналда и Кадзиты и возглавляемых ими коллективов. Детектор нейтринной обсерватории в Садбери SNO (Sudbury Neutrino Observatory), которой руководит Артур Макдоналд, позволил наблюдать осцилляции солнечных нейтрино, а японский эксперимент Super-Kamiokande позволил обнаружить осцилляции атмосферных нейтрино.

Нейтринные осцилляции (превращения трех типов нейтрино друг в друга) могут возникать только в случае ненулевой массы частиц (которая до сих пор точно не определена), а также важны для решения проблемы солнечных нейтрино — недостаточного (по сравнению с теоретическими расчетами) количества электронных нейтрино, достигающих Земли от светила.

В природе нейтрино распространены столь же широко, как и фотоны — кванты электромагнитного поля. Нейтрино образуются в недрах Солнца (солнечные нейтрино) и других звезд при ядерных реакциях и в результате распадов пионов и каонов в верхних слоях атмосферы Земли под влиянием космического излучения (атмосферные нейтрино).

В физике элементарных частиц все нейтрино относятся к классу лептонов (бесструктурных частиц) и участвуют в электрослабом и гравитационном взаимодействиях. Всего различают три типа нейтрино — электронное, мюонное и тау-нейтрино.


Сдать золото в ломбард
Аналитика, цены, новости Рынка. Ломбард золото
avtolombard-almaty.kz
Благоустройство дачного участка
База данных по Новорижскому ш. Поселки, участки, застройщики. Все на карте
studioartland.ru
Квалификационный аттестат аудитора
Курсы подготовки аудиторов для сдачи экзамена на аттестат аудита
documentsudo.com